中國散裂中子源（CSNS）用戶香港大學機械工程系黃明欣教授團隊在Science在線發表題為《Making ultrastrong steel tough by grain-boundary delamination》的論文（DOI： 10.1126/science. aba9413）。論文體現了黃明欣團隊在高強高韌變形分配鋼（D&P鋼）的研發取得的重要進展，這也是CSNS首個在Science上發表的用戶實驗成果。

來源：中國科學院高能物理研究所具有優異性能的低成本合金材料一直以來都是汽車、航空及國防等工業發展的基礎與依靠。

然而，材料的強度（承載能力）和斷裂韌性（抗斷裂能力）往往很難同時兼顧。

黃明欣團隊近年來與CSNS通用粉末衍射儀（GPPD）團隊合作，對系列樣品進行了系統的表徵與研究，以中子衍射為研究手段，深入研究亞穩奧氏體、位錯這兩者在低成本D&P鋼斷裂行為中扮演的作用。

中子衍射具有高穿透能力、高分辨率、無損等優勢，可用於分析具有織構等複雜材料的組織結構特徵。在GPPD團隊的支持下，黃明欣團隊通過中子衍射譜有效獲得低成本D&P鋼的相體積分數和位錯密度等重要的微觀參數信息（圖1）。

受GPPD數據等支持，黃明欣團隊開創性地提出高屈服強度誘髮晶界分層開裂增韌新機制，打破了傳統的提高強度會降低材料斷裂韌性的認識。並且依據此新機制獲得了同時具備極高屈服強度（~2 GPa）、極佳韌性（102 MPa·m1/2）、良好延展性（19%的均勻延伸率）的低成本D&P鋼（圖2 ）。

D&P鋼中的晶相存在大的畸變、缺陷、擇優等，對中子衍射數據要求高，GPPD的高分辨率和良好衍射峰型保證了本研究所需的數據質量。

同時，GPPD為消除擇優等因素對數據分析的影響，為本類實驗專門設計了旋轉樣品桿。

GPPD是中國散裂中子源首期期建設的三台譜儀之一，自2018年運行開放以來，已經順利完成近90項用戶課題研究，多項用戶實驗成果已在Science、Nature Communication、Advanced Materials等期刊發表。

圖1超強鋼的中子衍射圖譜，在CSNS的GPPD獲得

圖2 （A）三維圖解模型描述了樣品加載方向與D&P鋼組織結構的關係。（B）工程應力應變曲線。（C）J-積分阻力曲線。

中國散裂中子源是國家“十一五”期間重點建設的十二大科學裝置之首，將為中國材料科學技術、物理、化學化工、生命科學、資源環境和新能源等提供一個先進、功能強大的科研平台，由中科院和廣東省政府共建，總投資約23億元人民幣。

中國散裂中子源工程2011年10月奠基，2017年8月首次打靶成功，順利獲得中子束流，2018年8月下旬通過國家驗收，9月底正式對中外用戶開放。